最近由于论文需要,需搭建整车的动力学模型,对比市面各种动力学仿真软件后,发现没有适合本课题的应用软件,所以只能自己动手,丰衣足食。
利用Adams/View搭建整车动力学模型,首先需要在三维软件中建立结构模型,之后导入Adams中添加约束,最后与Matlab/Simulink联合仿真。之前想的问题是,在这个过程中,时间肯定会大多花费在约束的添加上,然而,现在看来,完全不是那样,约束的添加仅仅是一个小浪花而已。
写这篇的目的,是给课题室将来如果做类似建模的话提供一个经验参考。
第一步:三维模型的结构建模。
我用的CATIA,建模要点有:
1.建模思路:在装配界面,自顶而下建模,通过插入【新建零件】【新建部件】等工具在装配界面直接画图,而不是在新建一个零件,画好之后,再通过导入工具,调整约束关系等。这样做的好处就是整个装配体的参考坐标系始终是一个,不用调整约束关系,导入adams后位置关系不会错乱。
2.建模细节:
减震器建模:Adams/view中有减震器模型,所以在CATIA中只需要确定减震器安装的上下点即可,建议用一个小圆球定位。
轮胎建模:Adams/view中也有轮胎模型,所以只需要确定轮胎中心点即可。由于adams/View中没法像car中更改轮胎的定位参数,如外倾角和前束角,所以这两个角度在立柱上要体现出来。从而在view中定义轮胎旋转轴时选定。
侧倾角标记点:由于View中各种角度的定义参考坐标系都是大地坐标系,所以需要在车架中心平面左右两侧定义两个点,建议也用小圆球,用于在view中定义侧倾角。
第二步:Adasm/View中约束的处理
1.减震器部分:推杆,导向结构,减震器之间用等速约束。
2.轮胎参数的定义:轮胎参数中有一个【Euler Angles】,翻译过来是欧拉角,此角度关系到轮胎是否正着安装。
3.如果发现模型某一部分结构需要调整时,不用重新导入整个模型,首先在adams的模型树中将有问题的part删除,然后新建一个新的part,把再CATIA中修改后的模型重新导入到新建的part位置上就OK。
第三步:状态量的定义
前边提到,Adams/View中状态量的定义都是有参考坐标系的,如果不设置默认的都是大地坐标系,而我们需要的是车辆坐标系下的状态量,此时需要把大地坐标系的状态量转化到车辆坐标系中去。以车速为例:
大地坐标系下的车速和车辆坐标系下的车速关系为
大地转换到车辆上,就是
因此,车速定义不能简单的取车身质心的速度,而需要一个转换。
该转换的需要转换,有些根本就没法转换,如侧倾角,如果直接取质心处的侧倾角,实际得到的却是车辆坐标系下的侧倾角在大地坐标系的投影角。所以需要我们自己定义,如前,CATIA建模时左右侧两个点的作用,两侧点相对大地坐标系的z坐标插值除以两个点的距离,然后求反正切,即可得到车身侧倾角。
在定义状态量时,不然会用到一些函数,特别是涉及到角度的,一定要注意,有些函数算的是弧度,有些是角度。
最后的说一下两个函数的区别:ATAN2和ATAN。ATAN2是四象限反正切,而ATAN是二象限反正切。一般情况下,就用ATAN2。车辆侧倾角和车身侧倾角时会用到。
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